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长征七号甲遥四
北京时间2023年1月6日上午 ， “长征七号甲”遥四星箭组合体正式亮相 ， 并完成从技术区至发射区的转运工作 ， 文昌发射场即将于1月上旬迎来2023年首次发射 。
作为我国新一代高轨运载火箭 ， “长七甲”地球同步转移轨道（GTO）运力不低于7吨 ， 显著高于现役“高轨专列”“长三乙”的5.5吨的GTO运力 ， 是世界现役高轨运力最强的中型火箭 。 那么 ， “长七甲”能否将卫星直接送入地球静止轨道（GEO）？
“长七甲”是我国新一代中型捆绑低温液体火箭 ， 基于“模块化、组合化、系列化”思路发展而来 ， 该箭采用三级半构型 ， 助推器、芯一级、芯二级继承自“长七”的对应级段 ， 芯三级使用“长三乙”的三子级模块 ， 其芯三级配备了YF-75液氢液氧发动机 ， 比冲达到了440秒 ， 具备2次启动能力 ， 适合执行GTO等高轨发射任务 。 但是 ， 运载火箭要将卫星直送入GEO对于火箭末级有着更高的要求 。
当“长七甲”在执行GTO任务时 ， 利用了霍曼转移（Hohmann transfer）方法 ， 即在两条倾角相同、高度不同的圆形轨道间转移卫星的最小能量方法 ， 通过一条与小圆形轨道外切、与大圆形轨道内切的椭圆轨道完成转移 。 火箭末级在一次点火关机后 ， 末级和卫星组合体通过滑行进入圆形停泊轨道 ， 随后通过在停泊轨道与椭圆形的地球同步转移轨道（GTO）切点即GTO近地点附近进行二次点火 ， 末级和卫星组合体进入GTO ， 二次点火关机后组合体继续滑行一段时间 ， 随后星箭分离 ， 卫星飞向GTO远地点 ， 并最终在GTO远地点通过自身动力完成轨道近地点高度抬升和轨道倾角调整 。
【高轨运力现役中型火箭第一！“长七甲”能否将卫星直送地球静止轨道？】如果要使用“长七甲”进行GEO发射 ， 利用霍曼转移轨道 ， 末级和卫星组合体在进入停泊轨道后至少要进行2次点火加速 ， 加上末级在入轨之前的1次点火 ， 末级至少需要进行3次点火 ， 这还只是理论最低值 。 在实际发射中 ， 末级与卫星组合体在进入GTO远地点后 ， 末级通常是通过多次点火才逐步完成抬升近地点、调整轨道倾角的工作 ， 且要具备较长的点火时间 。 由此可知 ， 末级具备2次点火能力的“长七甲”在目前构型下无法完成直送入轨的GEO卫星发射任务 ， 但还是有办法实现的 。
2019年12月16日 ， 搭载“北斗三号”M19、M20双星的“长三乙”改三Z遥六十七运载火箭从西昌发射场成功发射 ， 将北斗双星直接送入中地球轨道（MEO） ， 此次任务在芯三级之上配备了“远征一号”遥十五上面级 。 为了满足中高轨卫星直接入轨的需求 ， 我国立足“北斗”导航系统工程的需求 ， 研制了“远征一号”上面级 ， 并发展出了“远征一号甲”、“远征二号”和“远征一号S”等“远征”系列上面级产品 ， 可以将多种地球低、中、高轨卫星直送入轨 。 以“远征一号”升级版“远征一号甲”为例 ， 其启动次数达20次 ， 能够完成不同轨道的多星部署 ， 工作时间在40个小时以上 。
对于“长七甲”而言 ， 通过搭配“远征一号”、“远征一号甲”、“远征二号”等上面级可以为卫星发射增加多次点火次数 ， 点火时间和机动能力 ， 并为“长七甲”提供直送入轨的GEO卫星发射能力 。 同时 ， 通过搭配上面级 ， “长七甲”还能实现探月、探火和小行星探测等深空探测任务 。
作者：大白高国
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